סימטריה ואסימפטוטות של ההיפרבולה

30%
📖שיעור
45 דקות

סימטריה ואסימפטוטות של ההיפרבולה

נסיק מתוך משוואת ההיפרבולה את תכונות הסימטריה ואת משוואות האסימפטוטות y=±(ba)xy= \pm (\frac{b}{a})x, נצדיק אותן אלגברית באמצעות התנהגות העקומה לאינסוף, ונראה כיצד לשרטטן בעזרת מלבן עזר.

סימטריה ואסימפטוטות של ההיפרבולה

מבוא

מטרות השיעור

  • להסיק מתוך המשוואה את תכונות הסימטריה של ההיפרבולה (שני הצירים והראשית)
  • להסיק ולהצדיק את משוואות האסימפטוטות
  • להבין את משמעות האסימפטוטה: ההיפרבולה מתקרבת אליה עד אינסוף אך לעולם אינה נוגעת בה
  • לשרטט אסימפטוטות בעזרת מלבן עזר שקודקודיו

הרעיון המרכזי

סימטריה מתוך המשוואה

במשוואה מופיעים המשתנים רק בריבוע:

  • החלפת אינה משנה את המשוואה ⟸ סימטריה ביחס לציר ה-y.
  • החלפת אינה משנה את המשוואה ⟸ סימטריה ביחס לציר ה-x.
  • שתי הסימטריות יחד ⟸ סימטריה ביחס לראשית (מרכז ההיפרבולה).

הסקת האסימפטוטות (הצדקה אלגברית)

נחלץ את y מהמשוואה:

נוציא מתחת לשורש (עבור x>0):

כאשר הביטוי , ולכן השורש שואף ל-1, והעקומה מתקרבת לישרים:

אלה האסימפטוטות. ככל ש-|x| גדל, ההפרש בין ההיפרבולה לאסימפטוטה שואף לאפס — אך ההיפרבולה לעולם אינה פוגשת אותן.

מלבן העזר לשרטוט

בונים מלבן שמרכזו בראשית וקודקודיו . שני אלכסוני המלבן עוברים דרך הראשית ושיפועיהם הם בדיוק — אלה האסימפטוטות. ההיפרבולה יוצאת מהקודקודים "נצמדת" לאלכסונים. זה הכלי הגרפי המהיר ביותר.

זהירות: כיוון הציר הממשי

לתבנית השיפועים הם . אם הציר הממשי על ציר ה-y (תבנית ), אותו תהליך נותן אסימפטוטות . תמיד גוזרים מהמשוואה ולא משננים.


דוגמאות מפורטות

דוגמה 1: אסימפטוטות וסימטריה

נתונה ההיפרבולה x216y29=1\frac{x^{2}}{16} - \frac{y^{2}}{9} = 1. מצאו סימטריות ואסימפטוטות.

1

שלב 1 — סימטריה

x ו-y בריבוע בלבד ⟸ סימטריה ביחס לציר ה-x, לציר ה-y ולראשית.
תשובה מספרית

מהו שיפוע האסימפטוטה בעלת השיפוע החיובי של ההיפרבולה x225y216=1\frac{x^{2}}{25} - \frac{y^{2}}{16} = 1? עגלו במידת הצורך לשתי ספרות אחרי הנקודה.

כדי לבדוק, סמנו או הקלידו תשובה קודם


דוגמה 2: שרטוט במלבן העזר

הסבירו כיצד מלבן העזר נותן את אסימפטוטות x29y216=1\frac{x^{2}}{9} - \frac{y^{2}}{16} = 1.

1

שלב 1 — קודקודי המלבן

a=3,b=4a = 3, b = 4. קודקודי המלבן: (3,4),(3,4),(3,4),(3,4)(3,4), (-3,4), (-3,-4), (3,-4).
בדיקה מהירה

מהן משוואות האסימפטוטות של ההיפרבולה x216y29=1\frac{x^{2}}{16} - \frac{y^{2}}{9} = 1?

כדי לבדוק, סמנו או הקלידו תשובה קודם


דוגמה 3: בניית היפרבולה מקודקוד ואסימפטוטה

היפרבולה עם קודקוד (4,0)(4,0) ואסימפטוטה y=(12)xy = (\frac{1}{2})x. מצאו את משוואתה.

1

שלב 1 — a מהקודקוד

הקודקוד (4,0)a=4a2=16(4,0) ⟸ a = 4 ⟸ a^{2} = 16.

דוגמה 4: שילוב אסימפטוטה ומוקד

היפרבולה עם אסימפטוטות y=±(34)xy = \pm (\frac{3}{4})x ומוקדים (±10,0)( \pm 10,0). מצאו את a ו-b.

1

שלב 1 — קשר מהאסימפטוטה

ba=34b=(34)a\frac{b}{a} = \frac{3}{4} ⟸ b = (\frac{3}{4})a.

בדיקה מהירה

תשובה מספרית

היפרבולה שמרכזה בראשית, הציר הממשי על ציר ה-x, אסימפטוטותיה y=±(34)xy = \pm (\frac{3}{4})x ומוקדיה (±10,0)( \pm 10, 0). מצאו את a (חצי הציר הממשי).

כדי לבדוק, סמנו או הקלידו תשובה קודם


טעויות נפוצות

טעות נפוצה: מחליפים בין ba\frac{b}{a} ל-ab\frac{a}{b} בשיפוע

טעות: עבור כותבים .

נכון: .

למה זה קורה?

לא בטוחים מי מהם תחת x2x^{2} ומי תחת y2y^{2}.

איך מתקנים?

בתבנית x2a2y2b2=1(\frac{x^{2}}{a^{2}}-\frac{y^{2}}{b^{2}}=1 (הציר הממשי על ציר ה-x), שיפוע האסימפטוטה הוא ba\frac{b}{a}.
תשובה קצרה

היפרבולה שמרכזה בראשית, הציר הממשי שלה על ציר ה-x, קודקוד שלה בנקודה (4,0)(4, 0), ואחת מאסימפטוטותיה היא y=(12)xy = (\frac{1}{2})x. מצאו את משוואתה הקנונית.

כדי לבדוק, סמנו או הקלידו תשובה קודם

טעות נפוצה: חושבים שההיפרבולה נוגעת באסימפטוטות

לאסימפטוטה ולהיפרבולה אין נקודת חיתוך משותפת — זהו קו גבול בלבד.

למה זה קורה?

מהשרטוט נראה שהעקומה והישר 'נפגשים'.

איך מתקנים?

ההיפרבולה רק מתקרבת לאסימפטוטה ככל ש-|x| גדל; ההפרש שואף לאפס אך אינו מתאפס לעולם.

טעות נפוצה: מתעלמים מכיוון הציר הממשי

לתבנית האסימפטוטות הן (כלומר ), ולא .

למה זה קורה?

משננים y=±(ba)x'y= \pm (\frac{b}{a})x' בלי לבדוק את התבנית.

איך מתקנים?

כשהציר הממשי על ציר ה-y(y2a2x2b2=1)y (\frac{y^{2}}{a^{2}}-\frac{x^{2}}{b^{2}}=1), השיפועים הם ±(ab)\pm (\frac{a}{b}). תמיד גוזרים מהמשוואה.

סיכום

מה למדנו?

סימטריה ואסימפטוטות:

  1. סימטריה: ההיפרבולה סימטרית ביחס לשני הצירים ולראשית.
  2. אסימפטוטות: — הסקנו בחילוץ y ובבדיקת ההתנהגות לאינסוף.
  3. משמעות: ההיפרבולה מתקרבת לאסימפטוטות אך לעולם אינה פוגשת אותן.
  4. שרטוט: אלכסוני מלבן העזר הם האסימפטוטות.

בשיעור הבא נשלב הכול במצבים הדדיים ובמקומות גאומטריים של ההיפרבולה.


תרגול נוסף

עברו לתרגול כדי לחזק את הסקת האסימפטוטות, את הסימטריה ואת השרטוט!

תרגול